PROBLEMAS VISUALES DE FÍSICA - heurema.com · factor de conversión correspondiente. Las medidas...
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Las fotografías dadas, corresponden al vuelo de un helicóptero apagaincendios A, de 14,20m de longitud del
que cuelga la vasija de 10kg con 500 litros de agua,
La foto 1 y 2 se han tomado con un intervalo de 5s. Considerando que el ángulo que forma el cable con la
vertical en la fotografía 3 sea de 15º
Determina, aprovechando el sistema de referencia dado:
a) La tensión del cable que sostiene la tolva en la foto 1
b) La velocidad de A en el intervalo de 5s
c) La aceleración que lleva el helicóptero en la fotografía 3
d) Como ha variado la tensión del cable desde la fotografía 1 a la 3
e) Qué tiempo habrá transcurrido cuando se realizó la fotografía 3
Tómese g=9,8m/s2
SOLUCIÓN:
a) Dado que el movimiento del helicóptero es horizontal y uniforme en las fotografías 1 y 2 , y el cable
se mantiene en la vertical, 2 2 2( ( ) )*9,8 510 *9,8 4998H O
m mT m tolva m kg N
s s= + = =
b) Se mide, o en la fotocopia o en la pantalla del ordenador, la longitud del helicóptero en milímetros
y se determina el factor de conversión en cada fotografía, así teniendo en cuenta que su longitud es
14,20 m los factores de conversión serán y en la segunda
fotografía y en la tercera
NOTA IMPORTANTE. Este factor de conversión variará dependiendo del tamaño de la pantalla o de la
fotocopia.
Se mide en cada fotografía la distancia desde el eje de referencia a la cola del helicóptero y se aplica el
factor de conversión correspondiente. Las medidas efectuadas por nosotros en pantalla son:
Primera foto Segunda foto Tercera foto
-
100mm*0,212=-21,2m
El desplazamiento efectuado por el helicóptero en 5s, entre las fotos 2 y 1,
será:
Por lo que la velocidad en m/s, será .
Sería la velocidad que tendría en la foto 2, a partir de ese momento comienza a
acelerar, dado el cable empieza a separarse de la vertical
El diagramas de fuerzas en la foto 3, será el dado, por lo que , como m=510kg
(tolva y agua), y Tcos15º=510kg.9,8m/s2, T3=5174N
La aceleración será g tan15º=9,8m/s2*0,268=2,63m/s2
El desplazamiento efectuado entre la foto 3 y la 2, será -21,2m-(-
46,96)=25,76m
25,76=5,2t+0,5.2,63t2.
La resolución de esta ecuación nos da 2,8s que es el intervalo de tiempo que tardó en
tomarse la fotografía 3.
PROBLEMAS VISUALES DE FÍSICA
PVF27-2**Circuito con cuatro resistencias iguales y una diferente
Fotografía 1
Fotografía 3
En las tres fotografías aparece el mismo circuito eléctrico formado por una fuente de alimentación de
corriente continua (la caja negra que aparece solamente en la fotografía 1), cuatro resistencias iguales
(designadas con R) y una diferente ( R1). En las tres fotografías aparece un multímetro, en dos de ellas
funcionando como voltímetro y en la otra como amperímetro en la escala de los miliamperios. Los
terminales de la fuente de alimentación aparecen señalados con los signos más y menos. Los terminales del
multímetro son uno de color rojo y otro negro.
Con la información que proporcionan las tres fotografías se calcula
a) Los valores de las resistencias
b) La potencia comunicada por la fuente al circuito.
c) La potencia consumida por cada resistencia
SOLUCIÓN
a) En la fotografía 1 el multímetro funciona como voltímetro y mide la diferencia de potencial en los
extremos de la fuente y dado que no tiene resistencia eléctrica ese valor es su fuerza electromotriz
b)
= 19,42 V
En la fotografía 2 el multímetro actúa como amperímetro y mide la intensidad de la corriente que circula por
la pila y por R1.
I1= 31,8 mA
La resistencia equivalente a todo el circuito es
==
=−
61110.8,31
42,19
IR
3
1
E
Las dos resistencias en paralelo equivalen a
2
R
RR
R·R¨R =
+=
Como R¨ es tá en serie con R1 y 2 R ,la resistencia equivalente en función de R1 y R es
)1(6112
R5R
2
RR2RR 11E =+=++=
En la fotografía 3 el multímetro mide la diferencia de potencial (V2) en una de las resistencias que están en
paralelo. La intensidad que circula por esa resistencia en paralelo la designamos I2 y teniendo en cuenta el
circuito se cumple que
mA9,152
8,31
2
III2I 1
221 ====
Aplicaos la ley de Ohm
===−
11110.9,15
77,1
I
VR
3
2
2
De la ecuación (1) despejando R1
=−= 3342
111·5611R1
c) La potencia suministrada al circuito por la pila es:
W62,010.8,31·42,19IP 3
1 === −
d) Potencia consumida por R1
( ) W34,0334·10.8,31RIP23
1
2
11 === −
Potencia consumida por una de las resistencias R en serie
( ) W11,0111·10.8,31P23
R == −
Potencia consumida por una de las resistencias en paralelo
( ) W028,0111·10.9,15P23
p == −
Sumamos las potencias en las resistencias que es igual a la potencia suministrada por la pila.
W62,0028,0·211,0·234,0P =++=
Ángulos en la reflexión*
Fotografía 1
En la fotografía E representa a un espejo plano visto desde arriba. I, representa a un rayo láser que
incide sobre el espejo. R representa al rayo reflejado en el espejo. El ángulo entre el rayo incidente y el
reflejado es El ángulo entre el rayo reflejado y el espejo se designa con ..
Si mantenemos el rayo incidente I y giramos el espejo E, cambian los ángulos y .
1.- Establecer la relación entre los ángulos y .
2.- Si el ángulo = 32º ¿cuánto vale el ángulo de incidencia en el espejo?.
SOLUCIÓN
1.-
En la reflexión del rayo láser el ángulo de incidencia es igual al de reflexión i = r. En la figura 1, N es la
normal . Se deduce que i + r = y r + = 90º . De estas relaciones
( )2
º902
º90º902r2
−=
=−=−=
2.-
º58iº116i2º1162
582
º90º32 ===
−=−
−=
I
R
N
E
i
r
Fig.1
Fotografía 2
La fotografía 1 representa la incidencia de derecha a izquierda de un rayo láser sobre un prisma óptico
y su marcha a través de él y su salida del mismo.
La fotografía 2 es la misma que la 1 pero se han añadido letras y ángulos. El ángulo del prisma O vale
42º . I indica el rayo incidente, R el reflejado y E el emergente.
Con la información exclusiva que proporciona la fotografía 2 se ha de calcular
a) El índice de refracción del prisma.
b) El ángulo que forma la prolongación del rayo incidente con la cara OQ del prisma
c) El ángulo que forma el rayo emergente con la cara OQ del prisma.
SOLUCIÓN
a) El ángulo de incidencia entre el rayo I y la cara OP del prisma es la mitad de 120º.El
correspondiente ángulo de refracción es r=90- = (fig.1) Podemos escribir la siguiente
ecuación
35,140sen
60senn0º4sennº60sen1 ===
b) En el triángulo ORS el ángulo en S vale 30º
Por geometría sabemos que los tres ángulos internos de un triángulo suman 180º
º 108α180ºα30º42º ==++
b) En el triángulo OTS el ángulo en T vale
88ºTenángulo180ºTenángulo50º42º ==++
92ºβ180ºβTenángulo ==+